Número perfecto

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Un número perfecto es un número natural que es igual a la suma de sus divisores propios positivos, sin incluirse él mismo. Dicho de otra forma, un número perfecto es aquel que es amigo de sí mismo.

Así, 6 es un número perfecto porque sus divisores propios son 1, 2 y 3; y 6 = 1 + 2 + 3. Los siguientes números perfectos son 28, 496 y 8128.

  • 28 = 1 + 2 + 4 + 7 + 14
  • 496 = 1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 31 + 62 + 124 + 248
  • 8128 = 1 + 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64 + 127 + 254 + 508 + 1016 + 2032 + 4064

Aparte, y considerando la suma de los divisores propios, existen otros tipos de números.

Historia[editar]

El matemático Euclides descubrió que los cuatro primeros números perfectos vienen dados por la fórmula 2^{n-1}\cdot(2^{n}-1):

n = 2:   21 × (22 – 1) = 6
n = 3:   22 × (23 – 1) = 28
n = 5:   24 × (25 – 1) = 496
n = 7:   26 × (27 – 1) = 8128

Al darse cuenta de que 2n – 1 es un número primo en cada caso, Euclides demostró que la fórmula 2n–1(2n – 1) genera un número perfecto par siempre que 2n – 1 es primo.

Los matemáticos de la Antigüedad hicieron muchas suposiciones sobre los números perfectos basándose en los cuatro que ya conocían. Muchas de estas suposiciones han resultado ser falsas. Una de ellas era que, como 2, 3, 5 y 7 eran precisamente los cuatro primeros números primos, el quinto número perfecto se obtendría con n = 11, el quinto número primo. Sin embargo, 211 – 1 = 2047 = 23 × 89 no es primo y por tanto n = 11 no genera un número perfecto. Dos de las otras suposiciones equivocadas eran:

  1. El quinto número perfecto tendría cinco dígitos, ya que los cuatro primeros tienen 1, 2, 3 y 4, respectivamente.
  2. Los números perfectos terminarían alternativamente en 6 y en 8.

El quinto número perfecto (33 550 336) tiene 8 dígitos, contradiciendo así la primera suposición. En cuanto a la segunda, el quinto número perfecto acaba en 6, pero también el sexto (8 589 869 056) termina en 6. (El que la última cifra de un número perfecto par expresado en base 10 siempre sea 6 u 8 no es difícil de demostrar.)

Fue en 1603 cuando Pietro Cataldi halló los números perfectos sexto y séptimo, 216(217 – 1) = 8 589 869 056 y 218(219 – 1)= 137 438 691 328.[1]

Es verdad que si 2n – 1 es un número primo, entonces 2n–1(2n – 1) es un número perfecto, pero el recíproco no es necesariamente cierto. Hoy en día, a los números primos generados por la fórmula 2n – 1 se los conoce como números primos de Mersenne, en honor al monje del siglo XVII Marin Mersenne, quien estudió teoría de números y números perfectos.

Posteriormente, Leonhard Euler demostró en el siglo XVIII que todos los números perfectos pares se generan a partir de la fórmula que ya descubrió Euclides.

No se conoce la existencia de números perfectos impares. Sin embargo, existen algunos resultados parciales al respecto. Si existe un número perfecto impar debe ser mayor que 10300, debe tener al menos 8 factores primos distintos (y al menos 11 si no es divisible por 3). Uno de esos factores debe ser mayor que 107, dos de ellos deben ser mayores que 10 000 y tres factores deben ser mayores que 100.

Otras propiedades de los números perfectos pares[editar]

Son números triangulares[editar]

Un número triangular es de la forma \textstyle \frac{n^2+n}{2}, donde «n» es un número entero positivo cualquiera distinto de cero.

Si partimos de la identidad \scriptstyle 2^{p-1}\left(2^p-1\right)=\frac{\left(2^p -1\right) +1}{2}\left(2^p-1\right) y distribuimos el producto del segundo miembro obtenemos:

2^{p-1}\left(2^p-1\right)=\frac{\left(2^p-1\right)^2+\left(2^p-1\right)}{2}.

La expresión 2^p-1 es un número primo de Mersenne y vemos que el término derecho de la identidad adopta la forma correspondiente a la definición de número triangular. Podemos afirmar que un número perfecto par es un número triangular y su orden es un número primo de Mersenne.

Son números combinatorios o coeficientes del binomio[editar]

Como todos los números triangulares están en la tercera columna del triángulo de Pascal y acabamos de ver que todo número perfecto par es un número triangular, los números perfectos son también números combinatorios. \textstyle {2^p\choose 2}, donde 2^p es la potencia correspondiente a un número primo de Mersenne aumentado en una unidad.

Son números hexagonales[editar]

Un número hexagonal es de la forma n (2n - 1)= 2n^2 - n, para «n» un número entero positivo cualquiera distinto de cero. Surge inmediatamente de la identidad 2^{p-1}\left(2^p - 1\right) = 2^{p-1}\left(2\cdot2^{p-1}-1\right), llamando «n» al número 2^{p-1}.

Cuestiones abiertas[editar]

Por cuestión abierta se entiende una propiedad de la que todavía no se tiene una demostración, tanto de su afirmación como de su negación. Son cuestiones abiertas:

  • Determinar si existen infinitos números perfectos. Hasta abril del año 2013 se conocen 48 números perfectos (el 25 de enero del mismo año se descubrió un nuevo número primo por el GIMPS).
  • Demostrar la imposibilidad de un número perfecto impar o encontrar uno.

Referencias[editar]

  1. Tony Crilly (2011). 50 cosas que hay que saber sobre matemáticas. Ed. Ariel. ISBN 978-987-1496-09-9. 

Véase también[editar]

Enlaces externos[editar]